专题13

振动和波

（解析版）

近5年（2017-2021）高考物理试题分类解析

1.2021全国甲卷第16题.均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB=16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为y=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔△t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。求

（i）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；

（ii）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。

【答案】（i）0.8s；（ii）-0.5cm

【解析】（i）因为波长大于20cm，所以波的周期

由题可知，波的周期是

（这一步是关键）

波的波长

在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以

从t1时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间

（ii）在t1时刻（t1>0），由题意可知，此时图象的函数是

t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。

2.2021全国乙卷第15题.图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为___________，周期为___________s，若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为___________s。

【答案】

(1).0.5

(2).0.4

(3).1.2

【解析】（1）若波是沿x轴正方向传播，波形移动了15cm，由此可求出波速和周期：

（2）若波是沿x轴负方向传播的，波形移动了5cm，由此可求出波速和周期：。

3.2021湖南卷第17题.均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t

=

0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（）

A.该波从A点传播到B点，所需时间为

B.时，处质点位于波峰

C.时，处质点振动速度方向竖直向上

D.时，处质点所受回复力方向竖直向上

E.处质点起振后，内经过的路程为

【答案】ACE

【解析】

A．由图a、b可看出，该波的波长、周期分别为

λ

=

10m，T

=

4s

则根据波速公式

v

=

=

2.5m/s

则该波从A点传播到B点，所需时间为

t

=

m/s

=

4m/s

A正确；

B．由选项A可知，则该波从A点传播到B点，所需时间为4s，则在t

=

6s时，B点运动了2s，即，则B处质点位于波谷，B错误；

C．波从AE波面传播到C的距离为

x

=(10

10)m

则波从AE波面传播到C的时间为

t

=

则t

=

8s时，C处质点动了3.1s，则此时质点速度方向向上，C正确；

D．波从AE波面传播到D的距离为

则波从AE波面传播到C的时间为

t

=

则t

=

10s时，C处质点动了8.3s，则此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，D错误；

E．由选项A知

T

=

4s，12s

=

3T

一个周期质点运动的路程为4cm，则3T质点运动的路程为12cm，E正确。

故选ACE。

4.2021广东卷第17题.如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经时间，小球从最低点向上运动的距离_____（选填“大于”、“小于”或“等于”）；在时刻，小球的动能______（选填“最大”或“最小”）。

【答案】

(1).小于

(2).最大

【解析】[1]根据简谐振动的位移公式

则时有

所以小球从最低点向上运动的距离为

则小球从最低点向上运动的距离小于。

[2]在时，小球回到平衡位置，具有最大的振动速度，所以小球的动能最大。

5.2021河北卷第17题.如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，内经过的路程为0.4m。该弹簧振子的周期为________s，振幅为______m。

【答案】

(1).4

(2).0.2

【解析】

[1]根据简谐运动对称性可知，振子零时刻向右经过A点，后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，则A、B两点关于平衡位置对称，而振动经过了半个周期的运动，则周期为

[2]从A到B经过了半个周期的振动，路程为，而一个完整的周期路程为0.8m，为4个振幅的路程，有

解得振幅为

6.2021浙江卷第9题.将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是（）

A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同

B.甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置

C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形

D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形

【答案】C

【解析】

AB．甲图中两手开始振动时的方向相同，则甲图中分叉点是振动加强的位置，所以AB错误；

CD．乙图中两手开始振动时的方向恰好相反，则乙图中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧终见不到明显的波形，所以C正确；D错误；

故选C。

7.2021年高考上海等级考第3题

坐标原点的波源O产生的波向两侧传播，当波源振动频率逐渐增大时，则可能的波形图

为（）

【答案】A

【解析】A频率逐渐增大,C频率逐渐减小。B、D波形不对，不是从坐标原点的波源O向两侧传播而是同一列波。

8.2021山东卷第10题.一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是（）

A.B.C.D.【答案】AC

【解析】机械波的传播方向不确定，所以需要考虑机械波传播方向的不确定性。

AB．若机械波沿轴正方向传播，在时点振动方向竖直向上，则传播时间满足

（n=0，1，2，3…）

解得

（n=0，1，2，3…）

当时，解得周期

A正确，B错误；

CD．若机械波沿轴负方向传播，时点处于波谷，则

（n=0，1，2，3…）

解得

（n=0，1，2，3…）

当时，解得周期

C正确，D错误。

故选AC。

2020全国1卷第１５题[物理——选修3-4]

15.在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有__________。

A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声

B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化

C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低

D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同

E.天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化

【答案】BCE

【解析】A．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错误；

B．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B正确；

C．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确；

D．波动传播速度不一样是由于波的波长不一样导致的，D错误；

E